CN108538799A - 互连部件和互连组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种互连部件和一种互连组件。互连部件被配置为在诸如在织物内编织的导电线以及诸如印刷电路板(PCB)、柔性印刷电路(FPC)和/或刚性‑柔性电路板上的接触垫的电连接点之间提供机械和电气互连的适配器或中介。

Description

互连部件和互连组件
相关申请的交叉引用
本专利申请根据35U.S.C.119(e)要求于2017年3月2日提交的、序列号为62/466,270、标题为“MICRO CONDUCTIVE THREAD INTERCONNECT COMPONENT FOR MAKE ININTERCONNECT BETWEEN CONDUCTIVE THREADS IN FABRICS TO PCB，FPC，AND RIGID-FLEXCIRCUITS”的共同未决的美国临时申请的优先权。本申请通过引用将美国临时申请62/466,270全部并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及电子互连部件的领域。更具体地说，本发明涉及用于在织物中的导电线和电路板之间形成互连的微导电线互连部件。
背景技术
电子设备越来越多地被开发成由用户佩戴，诸如在可穿戴电子设备中。金属线通常用作电子设备之间的电导体。应用于可穿戴电子设备时，通常使用包括金属线的单独电缆来提供到一个或多个穿戴电子设备或在一个或多个穿戴电子设备之间的电连接。但是，使用松散的电缆往往是一种滋扰和笨拙。
导电线越来越多地被结合到织物中，并且电子部件被附着到这些导电线。然而，对于电子设备，尤其是电子互连来说，纺织品制造商一般装备不足，缺乏经验。这样，电子设备与纺织品制造商织入织物的导电线的连接常常导致工艺差和产量低。
发明内容
实施例涉及互连部件，该互连部件被配置用于诸如在织物内编织的导电线以及诸如印刷电路板(PCB)、柔性印刷电路(FPC)和/或刚性-柔性电路板(统称为电路板)上的接触垫的电连接点之间的机械和电气互连。
在一方面，公开了一种互连部件。互连部件包括介电层和嵌入介电层内的一个或多个导体。每个导体具有第一端和第二端，并且介电层具有第一开口和第二开口。所述一个或多个导体中的每一个的第一端暴露在第一开口内，并且所述一个或多个导体中的每一个的第二端暴露在第二开口内。在一些实施例中，互连部件是双重进入互连部件(dualaccess interconnect component)，所述第一开口是通向所述一个或多个导体的第一端的第一进入开口，并且所述第二开口是通向所述一个或多个导体的第二端的第二进入开口，以所述双重进入互连部件外部的物理和电连接，其中，所述一个或多个导体中的每一个的剩余部分完全嵌入所述介电层内。在一些实施例中，所述介电层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中，所述第一开口形成在所述第一表面处并且所述第二开口形成在所述第二表面处。在一些实施例中，所述第一开口形成在互连部件的第一远端处，并且所述第二开口形成在互连部件的第二远端处。在其他实施例中，所述介电层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且其中，所述第一开口和所述第二开口均形成在所述第一表面处，并且所述第一开口形成在互连部件的第一远端处，所述第二开口形成在互连部件的第二远端处。在一些实施例中，介电层和第二介电层由刚性材料制成。在其他实施例中，介电层和第二介电层由柔性材料制成。在一些实施例中，所述一个或多个导体中的每一个由金属电线制成。在一些实施例中，所述一个或多个导体中的每一个由导电墨水制成。在一些实施例中，所述一个或多个导体中的每一个是图案蚀刻的金属基底。在一些实施例中，所述介电层包括第一介电层和第二介电层，其中，所述一个或多个导体夹在所述第一介电层和所述第二介电层之间。
在另一方面，公开了一种互连组件。互连组件包括织物、互连部件和电路板。织物具有一个或多个导电线。互连部件包括介电层和嵌入介电层内的一个或多个导体。每个导体具有第一端和第二端，并且介电层具有第一开口和第二开口。所述一个或多个导体中的每一个的第一端暴露在第一开口内并且连接到所述一个或多个导电线的对应的一个导电线，所述一个或多个导体中的每一个的第二端暴露在第二开口内。电路板具有一个或多个连接点。所述一个或多个导体的每个第二端连接到所述电路板的所述一个或多个连接点中的对应的一个连接点。
附图说明
参考附图来描述几个示例实施例，其中相似的部件被提供有相同的附图标记。示例性实施例旨在说明而不是限制本发明。附图包括以下附图：
图1A示出根据实施例的互连部件的俯视图。
图1B示出了沿着图1A中所示的线AA的互连部件的截面侧视图。
图1C示出了图1A的互连部件的仰视图。
图2示出了根据实施例的包括图1的互连部件、织物和电路板的未组装元件的俯视图。
图3示出了互连部件与图2的电路板和织物的组装。
图4A示出根据另一实施例的互连部件的俯视图。
图4B示出了沿着图4A中所示的线AA的互连部件的截面侧视图。
图4C示出了图4A的互连部件的仰视图。
具体实施方式
本申请的实施例涉及用于将织物中的导电线联接到诸如电路板的电子设备的互连部件。本领域的普通技术人员将认识到，以下对互连部件的详细描述仅是说明性的，并不意图以任何方式进行限制。对于受益于本公开内容的技术人员而言，互连部件的其他实施例将容易地显现出来。
现在将详细参考附图中所示的互连部件的实现。贯穿附图和以下详细描述将使用相同的参考指示符来指代相同或相似的部分。为了清楚起见，并未示出和描述在此描述的实现的所有例程特征。当然，应该理解的是，在任何这种实际实施方式的开发中，为了实现开发者的特定目标(诸如符合应用程序和与商业有关的约束)必须做出许多特定于实施的决定，并且这些特定目标将在实施方式之间和开发者之间而不同。此外，应该理解的是，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言仍然是常规工程任务。
如本文所用，术语“织物”通常适用于由丝线，纤维，细丝等制成的布料，织物或其它类似材料，在本文中通常称为“线”。用于线的材料可以包括但不限于棉，羊毛，尼龙，聚酯或其他合成材料。编织成织物的导电线可以是能够编织成织物的任何类型的导电材料。在一些实施例中，导电线是由导电材料(例如金属，碳纤维，涂有银饰的尼龙线或金属粒子嵌入的聚合物线)制成的线，细丝或电线。金属电线的例子包括但不限于铜，银，钢或它们的合金。金属电线也可以涂覆不同的表面，例如镍，银或焊料上的金箔。应该理解的是，替代的导电材料可以用于导电线。
如本文所使用的，术语“编织”通常是指混合或交融在一起，并且在本文中用于描述导电线集成为织物的一部分的方式。导电线使用常规方法例如编织，缝合，毡制或针织与织物混合，并且旨在包括但不限于导电线和织物线的诸如缠结，交织，穿插，交织，混合等的类似概念。尽管下面的描述涉及将导电线“编织”到织物上，但是这样的描述旨在指代混合导电线和织物线的一般概念。
实施例涉及互连部件，该互连部件被配置用于诸如在织物内编织的导电线以及诸如印刷电路板(PCB)、柔性印刷电路(FPC)和/或刚性-柔性电路板(统称为电路板)上的接触垫的电连接点之间的机械和电气互连。互连部件可以形成为在一个或多个介电材料层(例如，具有相同材料成分的层或具有不同材料成分的层)之间绝缘的一个或多个导体，其具有穿过介电层从互连部件的第一表面(顶部)和第二表面(底部)到导体的进入开口。可以使用可以通过以下一种或多种方法形成的聚合物来制造互连部件：注射成型，挤出，薄片形式的层压或者使用介质中心的导体的卷对卷处理。在一些实施例中，使用机器和/或激光铣削机械地产生顶部和底部进入开口。
根据一些实施例，当电气部件的平衡被安装到电路板时，互连部件在SMT(表面安装技术)组装期间与电路板联接。互连部件的导体的暴露部分可以使用常规附接方式附接到电路板上的相应接触垫，所述常规附接方式包括但不限于焊料，激光焊接或导电粘合剂。织物中的每个导电线定位在互连部件的相应一个导体上，并使用常规附接方式附接，包括但不限于焊接，激光焊接或导电粘合剂。以这种方式，互连部件用作适配器或插入器，其提供从导电线到电路板上的连接点的互连转变。
图1A示出根据实施例的互连部件2的俯视图。图1B示出了沿着图1A中所示的线AA的互连部件2的截面侧视图。图1C示出了图1A的互连部件2的仰视图。互连部件2包括夹在介电层4和介电层6之间的一个或多个导体8。虽然附图显示了四个导体8，但应该理解的是，互连部件可以包括多于或少于四个的导体。每个导体8彼此物理和电隔离以提供独立的信号路径。每个导体8具有第一端和第二端。每个导体8的第一端从介电层4露出，如图1A和1B所示，并且每个导体8的第二端从介电层6露出，如图1B和1C所示。每个导体8的其余部分被嵌入并完全封闭在介电层4,6内。换句话说，介电层4具有进入开口，导体8的第一端在该进入开口处露出，并且介电层6具有进入开口，导体8的第二端在该进入开口处暴露。以这种方式，互连部件2是具有来自第一表面(如图1A中所示的顶部表面)的第一入口和来自第二表面(如图1C中所示的底部表面)的第二入口的双重进入电路。在一些实施例中，导体8在组装在介电层4,6之间之前被预成型，诸如轧制的扁平铜线。在其他实施例中，导体8是印刷到介电层之一的暴露表面上的导电墨水。随后的制造步骤导致导体的暴露的第一和第二端。在其他实施例中，导体8是通过常规图案蚀刻技术由金属箔或沉积金属形成的导电迹线，随后的制造步骤导致导体的暴露的第一和第二端。
介电层4,6可由刚性或柔性材料形成，包括但不限于各种类型的聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，热塑性聚氨酯(TPU)，液晶聚合物(LCP)或聚酰亚胺。可以理解，其他常规绝缘材料可以用作介电层4,6。
导体8的第一端被充分暴露以能够与相应的导电线(例如织入织物的导电线)连接。导体8的第二端充分暴露以能够与相应的连接点(例如电路板上的接触垫)连接。图2示出了根据实施例的包括互连部件2、织物40和电路板30的未组装元件的俯视图。电路板30包括连接点32，例如接触垫。织物40包括导电线42，其端部暴露。图3示出了互连部件2与电路板30和织物40的组装。导体8的第一端附接到导电线42的端部，导体8的第二端附接到电路板30的连接点32。
每个导体8的第一端与相应的导电线之间的连接形成电连接，并且它们之间的物理连接既可以是直接的(例如通过激光焊接)，也可以是通过导电材料(诸如焊料或导电粘合剂)的间接连接。每个导体8的第二端与相应的连接点之间的连接形成电连接，并且它们之间的物理连接既可以是直接的(例如通过激光焊接)，也可以是通过导电材料(诸如焊料或导电粘合剂)的间接连接。在导电线的数量与附接到互连部件2的连接点的数量之间存在一对一的关系。
如图1A-1C所示，导线宽度、间隔和节距从每个导体8的第一端到第二端是一致的。线宽、间隔和/或节距可以在第一端配置成匹配待附接到第一端的导电线的相应位置和尺寸。类似地，线宽、间距和/或节距可以在第二端配置为匹配待附接到第二端的连接点的对应位置、尺寸、间隔和/或节距。在一些实施例中，导电线的位置和尺寸与连接点的位置和尺寸匹配，并且因此，从每个导体8的第一端到第二端的线宽、间隔和节距是一致的，如图1A-1C中所示。在其他实施例中，导电线的位置和尺寸与连接点的位置和尺寸不同，因此，导体的第一端处的线宽、间隔和节距与导体的第二端处的线宽、间隔和节距不同。以这种方式，互连部件可以起到在导体的第一端和第二端处进行“扇出”或“扇入”连接的作用。
图1A-1C示出每个导体8的远端第一端在介电层6的边缘之前终止并且每个导体8的远端第二端在介电层4的边缘之前终止。可替代地，导体的远端第一端和远端第二端可延伸至介电层的边缘。图4A示出根据另一实施例的互连部件22的俯视图。图4B示出了沿着图4A中所示的线AA的互连部件22的截面侧视图。图4C示出了图4A的互连部件22的仰视图。互连部件22包括夹在介电层24和介电层26之间的一个或多个导体28。除了导体28延伸到介电层的边缘，互连部件22被配置并且起到与图1A-1C的互连部件2类似的作用。具体而言，导体28的第一端延伸到介电层26的边缘，如图4A-4B所示，并且导体28的第二端延伸到介电层24的边缘，如图4B-4C所示。
虽然互连部件的实施例被示出和描述为具有暴露在第一表面上的导体的第一端和暴露在第二表面上的导体的第二端，但是应该理解，第一端和第二端都可以暴露在相同的表面上，例如，第一端和第二端都暴露在互连部件的顶表面上。
已经根据包含细节的特定实施例来描述本申请以便于理解互连部件的构造和操作的原理。在各个图中示出和描述的许多部件可以互换以实现必要的结果，并且应当理解这种描述以包含这种交换。如此，在此对特定实施例及其细节的引用不意图限制所附权利要求的范围。对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以对为了说明而选择的实施例进行修改而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (24)

1.一种互连部件，包括：
a.介电层；以及
b.嵌入介电层内的一个或多个导体，其中，每个导体具有第一端和第二端，并且介电层具有第一开口和第二开口，并且其中，所述一个或多个导体中的每一个的第一端暴露在第一开口内，所述一个或多个导体中的每一个的第二端暴露在第二开口内。
2.根据权利要求1所述的互连部件，其中，所述互连部件是双重进入互连部件，所述第一开口是通向所述一个或多个导体的第一端的第一进入开口，所述第二开口是通向所述一个或多个导体的第二端的第二进入开口，以用于所述双重进入互连部件外部的物理和电连接，并且其中，所述一个或多个导体中的每一个的剩余部分完全嵌入所述介电层内。
3.根据权利要求1所述的互连部件，其中，所述介电层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且其中，所述第一开口形成在所述第一表面处并且所述第二开口形成在所述第二表面处。
4.根据权利要求3所述的互连部件，其中，所述第一开口形成在互连部件的第一远端处，并且所述第二开口形成在互连部件的第二远端处。
5.根据权利要求1所述的互连部件，其中，所述介电层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且其中，所述第一开口和所述第二开口均形成在所述第一表面处。
6.根据权利要求5所述的互连部件，其中，所述第一开口形成在互连部件的第一远端处，并且所述第二开口形成在互连部件的第二远端处。
7.根据权利要求1所述的互连部件，其中，介电层和第二介电层由刚性材料制成。
8.根据权利要求1所述的互连部件，其中，介电层和第二介电层由柔性材料制成。
9.根据权利要求1所述的互连部件，其中，所述一个或多个导体中的每一个由金属电线制成。
10.根据权利要求1所述的互连部件，其中，所述一个或多个导体中的每一个由导电墨水制成。
11.根据权利要求1所述的互连部件，其中，所述一个或多个导体中的每一个是图案蚀刻的金属基底。
12.根据权利要求1所述的互连部件，其中，所述介电层包括第一介电层和第二介电层，并且其中，所述一个或多个导体夹在所述第一介电层和所述第二介电层之间。
13.一种互连组件，包括：
a.具有一个或多个导电线的织物；
b.互连部件，其包括
i.介电层；以及
ii.嵌入介电层内的一个或多个导体，其中，每个导体具有第一端和第二端，并且介电层具有第一开口和第二开口，并且其中，所述一个或多个导体中的每一个的第一端暴露在第一开口内并连接到所述一个或多个导电线的对应的一个导电线，并且所述一个或多个导体中的每一个的第二端暴露在第二开口内；以及
c.具有一个或多个连接点的电路板，其中，所述一个或多个导体的每个第二端连接到所述电路板的所述一个或多个连接点中的对应的一个连接点。
14.根据权利要求13所述的互连组件，其中，所述互连部件是双重进入互连部件，所述第一开口是通向所述一个或多个导体的第一端的第一进入开口，以用于物理和电连接到织物的所述一个或多个导电线，并且所述第二开口是通向所述一个或多个导体的第二端的第二进入开口，以用于物理和电连接到电路板的所述一个或多个连接点，并且其中，所述一个或多个导体中的每一个的剩余部分完全嵌入所述介电层内。
15.根据权利要求13所述的互连组件，其中，所述介电层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且其中，所述第一开口形成在所述第一表面处并且所述第二开口形成在所述第二表面处。
16.根据权利要求15所述的互连组件，其中，所述第一开口形成在互连部件的第一远端处，并且所述第二开口形成在互连部件的第二远端处。
17.根据权利要求13所述的互连组件，其中，所述介电层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，并且其中，所述第一开口和所述第二开口均形成在所述第一表面处。
18.根据权利要求17所述的互连组件，其中，所述第一开口形成在互连部件的第一远端处，并且所述第二开口形成在互连部件的第二远端处。
19.根据权利要求13所述的互连组件，其中，介电层和第二介电层由刚性材料制成。
20.根据权利要求13所述的互连组件，其中，介电层和第二介电层由柔性材料制成。
21.根据权利要求13所述的互连组件，其中，所述一个或多个导体中的每一个由金属电线制成。
22.根据权利要求13所述的互连组件，其中，所述一个或多个导体中的每一个由导电墨水制成。
23.根据权利要求13所述的互连组件，其中，所述一个或多个导体中的每一个是图案蚀刻的金属基底。
24.根据权利要求13所述的互连组件，其中，所述介电层包括第一介电层和第二介电层，并且其中，所述一个或多个导体夹在所述第一介电层和所述第二介电层之间。
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